Временски кристал: Гуглов квантни процесор створио ново агрегатно стање

Међународни тим истраживача у партнерству с компанијом Гугл искористио је квантни рачунар технолошког дива да би створили потпуно ново агрегатно стање – временски кристал.

Са способношћу да заувек круже између два стања, а да никада не изгубе енергију, временски кристали избегавају један од најважнијих закона физике – други закон термодинамике – који каже да се поремећај или ентропија изолованог система увек мора повећавати.

Временски кристали остају стабилни, опирући се било каквом утапању у случајност, упркос постојању у сталном стању превирања (флукса), пренео је портал Livescience.

Научници су успели да створе временски кристал који је трајао око 100 секунди користећи се кубитима (квантним битовима) унутар језгра Гугловог квантног процесора “Sycamore”.

Велико изненађење

“Ово је било велико изненађење. Да сте некога питали прије 30, 20 или можда чак 10 година, не би ово очекивао”, наводи физичар Курт вон Кеyсерлингк са Универзитета у Бирмингаму.

Уместо да се полако приближавају топлотној равнотежи, тј. “термизирању” тако да се њихова енергија или температура подједнако распоређују по њихову окружењу, временски кристали заглављују се између два енергетска стања изнад тог стања равнотеже, неограничено кружећи напред-натраг.

Како би објаснио колико је то понашање необично, Кеyсерлингк каже да треба замислити запечаћену кутију испуњену новчићима коју ћемо протрести милион пута. Како новчићи одскачу и међусобно се сударају, они “постају све хаотичнији, истражујући све врсте конфигурација у којима могу постојати, све док се тресење не заустави, а кутија се отвори како би се открила насумична конфигурација новчића, с отприлике половином кованица окренутом према горе, а половином према доле. Можемо очекивати ​​да ћемо видети ту насумичну конфигурацију без обзира на иницијални распоред кованица у кутији.

Унутар “кутије” Гугловог процесора можемо видети кубите квантног процесора слично као и замишљене кованице. Баш као што новчићи могу показивати “писмо” или “главу”, кубити могу бити у две могуће позиције у систему с две опције: 0 или 1, или у чудној мешавина могућности оба стања која се назива суперпозиција. Оно што је чудно у вези с временским кристалима јесте то да никакво тресење или пребацивање из једног стања у друго не може да помакне кубите временског кристала у стање најниже енергије, што је случајна конфигурација. Они га могу само пребацити из почетног стања у друго стање и опет се вратити у почетно стање. У том смислу, временски је кристал попут њихала које се непрестано љуља.

Померање граница квантне механике

Теоретска новост кристала на неки је начин двосекли мач јер се физичари тренутно боре да пронађу јасну примену за њих. Кеyсерлингк сугерише да они могу користити као сензори високе тачности. Други предлози укључују коришћење кристала за боље складиштење меморије или за развој квантних рачунара с још бржом процесорском снагом.

Ипак, највећа примена временских кристала можда је управо у томе што они омогућавају научницима да испитају границе квантне механике.

“Ако нешто не пронађете у природи, то не значи да не може постојати. Управо смо створили једну од тих ствари”, закључује физичар Aкилис Лазаридис са Универзитета у Енглеској, један од научника који су 2015. открили теоријску могућност постојања новог агрегатног стања.